桶類零件數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì).doc

西京學(xué)院機(jī)電工程系數(shù)控技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)：桶類零件數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)高耐磨銅合金桶類零件離心澆鑄機(jī)設(shè)計(jì)摘 要錫青銅是在工業(yè)中最常用的一種青銅，機(jī)械性能中的強(qiáng)度、塑性很好，尤其是其塑性可與鋼相媲美，優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、高致密性以及高耐濕摩擦性，因而被廣泛用來生產(chǎn)耐腐蝕、耐高壓和耐濕摩擦的各種零件。本文著重?cái)⑹鲢~合金離心鑄造。包括高耐磨銅合金套類零件澆鑄工藝分析，模具設(shè)計(jì)，離心澆鑄機(jī)原理設(shè)計(jì)，機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我掌握了設(shè)計(jì)一套機(jī)械設(shè)備的工藝流程，并且讓我對(duì)大學(xué)里學(xué)的科目，無論是專業(yè)課還是基礎(chǔ)課，都從頭到尾的溫習(xí)鞏固了一遍，對(duì)各類手冊(cè)的用法是從新熟悉了。畢業(yè)設(shè)計(jì)也就相當(dāng)于設(shè)計(jì)一種產(chǎn)品，是我們這些畢業(yè)生步入社會(huì)的過度過程，對(duì)以后適應(yīng)工作有著重要的意義。離心鑄造是一項(xiàng)非常先進(jìn)的技術(shù)。雖然現(xiàn)在鑄造領(lǐng)域所占的比重很小，但是隨著社會(huì)的發(fā)展，我相信離心鑄造將會(huì)在很多方面取代一些原始的鑄造方法。當(dāng)然離心鑄造還有許多要完善的地方。就需要我們未來的研究中去完善它。關(guān)鍵詞：銅合金；耐磨；軸承；鑄造；工藝；模具目 錄目 錄II插表清單VI引 言1第1章緒論31.1 銅工業(yè)簡(jiǎn)介31.2 銅合金分類7第2章澆鑄工藝設(shè)計(jì)92.1前言92.2生產(chǎn)條件的確定92.2.1 熔煉設(shè)備的選擇92.3 澆注工藝方案的確定10第3章模具設(shè)計(jì)183.1 模具結(jié)構(gòu)183.2 模具的設(shè)計(jì)參數(shù)183.3 離心鑄造轉(zhuǎn)速的計(jì)算21第4章缺陷分析與解決方法224.1 離心鑄型轉(zhuǎn)速技術(shù)參數(shù)選擇的認(rèn)識(shí)224.2 離心鑄件常見的缺陷及成因分析224.3 裂紋、縮孔與縮松缺陷的防止措施24第5章機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)265.1 聯(lián)軸器的選擇265.2 離合器的選擇285.3 電動(dòng)機(jī)的選擇與電路分析305.4 軸承的選擇31第6章軸的設(shè)計(jì)326.1 軸的設(shè)計(jì)326.2 軸的校核336.3 鍵的校核35結(jié)論與展望37致謝40參考文獻(xiàn)4243引 言銅是人類應(yīng)用最早的金屬，銅的發(fā)現(xiàn)和使用是中國(guó)古代文明的重要組成部分。早在6600年以前，在中國(guó)黃河流域的原始文化中就出現(xiàn)了零星的銅器和冶鑄器件，其后出現(xiàn)了中國(guó)歷史上一個(gè)獨(dú)立的時(shí)代一青銅器時(shí)代。隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的進(jìn)步，對(duì)銅加工材料提出了更高的要求，銅加工業(yè)則不斷地提高產(chǎn)品的物理性能、機(jī)械性能、化學(xué)性能、表面品質(zhì)和加工精度，不斷地出現(xiàn)適應(yīng)各種特殊要求的高、精、尖新產(chǎn)品。目前各個(gè)行業(yè)對(duì)銅的消費(fèi)日益增加，1998年全世界年產(chǎn)銅約1360萬噸，各主要生產(chǎn)國(guó)的產(chǎn)量分別為：美國(guó)245萬噸、智利233萬噸、日本128萬噸、中國(guó)100萬噸、德國(guó)69.5萬噸、俄羅斯64萬噸、加拿大56萬噸。世界銅的消費(fèi)主要集中在發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)，根據(jù)1997年的統(tǒng)計(jì)，美國(guó)是世界上最大的銅消費(fèi)國(guó)，一年消費(fèi)277萬噸，約占世界消費(fèi)總量的1/5，其次是日本144萬噸、德國(guó)105萬噸、韓國(guó)62萬噸、法國(guó)58萬噸、意大利53萬噸、英國(guó)41萬噸。我國(guó)銅資源非常匾乏，但目前又是銅材產(chǎn)量處于世界第一的國(guó)家，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)和高速發(fā)展的推動(dòng)下，2003年我國(guó)銅加工工業(yè)，克服了原輔材料價(jià)格上漲、電力供應(yīng)緊張等一系列困難，繼續(xù)保持著強(qiáng)勁勢(shì)頭。2003年我國(guó)銅材產(chǎn)量為329.67萬噸，進(jìn)口量為105.6萬噸，出口量為23.3噸，消費(fèi)量為411.97萬噸，分別比2002年增長(zhǎng)31.23%、15%、35.46%和26.45%，在世界銅加工行業(yè)中占有舉足輕重的地位。然而我國(guó)雖然在產(chǎn)量上在世界的銅加工行業(yè)里占有很高的地位，但在一些高耐磨、高強(qiáng)高導(dǎo)的行業(yè)里，與世界先進(jìn)水平還是由很大的差距的。本文就是在高耐磨銅合金的加工領(lǐng)域，給讀者詳細(xì)的介紹已中文最有代表性的加工方法。第1章 緒論1.1 銅工業(yè)簡(jiǎn)介最近幾年我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)保持高速發(fā)展，為我國(guó)銅加工材提供了廣闊的市場(chǎng)空間，創(chuàng)造了我國(guó)銅加工迅速發(fā)展的外部條件。特別是電子、通訊、鋼鐵、交通、建筑、家電等行業(yè)的迅速發(fā)展，為銅加工工業(yè)的市場(chǎng)提供了千載難逢的好機(jī)遇，火電、核電、艦船、海水淡化采用大長(zhǎng)度冷凝管、電機(jī)制造用空芯導(dǎo)線、整流器用異型銅材、輸配器用導(dǎo)線、變壓器銅帶、導(dǎo)電用銅排、連續(xù)鑄鋼用銅結(jié)晶器管和板、高爐銅冷卻壁用厚板、汽車水箱帶、汽車同步器齒環(huán)管、線纜、接插元件、高速列車用特長(zhǎng)異型合金線、汽車鍍鋅鋼板焊接用銅合金焊絲、高強(qiáng)高導(dǎo)電板銅合金、特種粉末、電子元器件用的高精銅帶、引線框架銅帶、接插元器用錫磷青銅帶、通訊工程用電纜帶、電真空用無氧銅、印刷電路用高質(zhì)量和高性能電解銅箔；建筑工業(yè)用水道管和燃汽管、銅管件、環(huán)品已成為銅加工材的亮點(diǎn)；還有就在高耐磨領(lǐng)域銅合金占的比重越來越大。我國(guó)銅加工業(yè)技術(shù)和裝備水平再上一個(gè)新的臺(tái)階，使我國(guó)銅加工業(yè)整體實(shí)力和國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力大大加強(qiáng)，這是新形勢(shì)下賦予我國(guó)銅加工業(yè)的新的重大發(fā)展機(jī)遇。誰能抓住這一機(jī)遇發(fā)展自己，成功將屬于誰。2005年我國(guó)十種有色金屬總產(chǎn)量為1631.8萬噸，是2000年的2.08倍，年均遞增率為8%，連續(xù)4年位列世界第一。其中銅產(chǎn)量為258.3萬噸，是2000年的1.88倍，年均遞增率為13.5%?！笆濉逼陂g我國(guó)的銅產(chǎn)量見表1.1表1-1 20002005年銅產(chǎn)量(單位：萬噸)2000年2001年2002年2003年2004年2005年銅產(chǎn)量137.1153.2163.3183.6219.9258.3“十五”期間生產(chǎn)銅材總產(chǎn)量是1695萬噸，是“九五”期間銅材產(chǎn)量650萬噸的2.61倍，大約相當(dāng)于建國(guó)至2000年銅材產(chǎn)量的總和。其中2005年銅材產(chǎn)量為466.8萬噸，是2000年的2.92倍，平均遞增率為23.9%?！笆濉逼陂g有色金屬行業(yè)實(shí)現(xiàn)利稅為2044億元，是建國(guó)至2000年累計(jì)利稅的1.6倍，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)約1182億元，是建國(guó)至2000累計(jì)利潤(rùn)的2.1倍(見表1.2)。表1.2 20002005年規(guī)模以上有色金屬有色金屬企業(yè)銷售收入、稅收和利潤(rùn)收入表2000年2001年2002年2003年2004年2005年銷售收入2183.02356.62689.03706.15578.38090.5利稅總額169.7177.3187.1301.9530.2847.8利潤(rùn)總額66.371.480.5162.1323.8543.9“十五”期間我國(guó)的有色金屬外貿(mào)進(jìn)出口總額持續(xù)攀升，起進(jìn)出口總額達(dá)到1369億美元，是“九五”，期間的3倍(見表1.3)。我國(guó)十種有色金屬總產(chǎn)量連續(xù)4年位列世界第一，2005年我國(guó)銅(銅冶煉)產(chǎn)量約占世界產(chǎn)量的7%，僅次于智利，連續(xù)5年位列世界第二(見表1.41.5)。表1.3 20002005年有色金屬外貿(mào)進(jìn)出口總額2000年2001年2002年2003年2004年2005年進(jìn)出口總額143.11138.20167.84232.88362.00168.37進(jìn)口額99.8898.38109.33152.16230.47303.48出口額43.2339.8258.5180.72131.53164.89外貿(mào)逆差56.6558.5650.8271.4498.94138.59表1.4 2004年世界精煉銅排名前5個(gè)生產(chǎn)國(guó)序號(hào)精煉銅國(guó)家產(chǎn)量（萬噸）1智利289.02中國(guó)219.93日本138.04美國(guó)131.0俄羅斯88.5總的來看，2005年以來銅加工行業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況良好并具有以下主要特點(diǎn)：1） 依然保持穩(wěn)步增長(zhǎng)。2） 市場(chǎng)開發(fā)力度增大。3） 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整任務(wù)繁重。銅加工材品種高精度板帶材依然是全行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。2005年，我國(guó)銅板帶出口5.0萬噸，而進(jìn)口高達(dá)27.3萬噸，主要是高精品種。銅管品種繼續(xù)保持穩(wěn)定發(fā)展勢(shì)頭，精密銅管生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量仍處世界前列。4） 技術(shù)創(chuàng)新成果顯著。2005年共有11項(xiàng)成果獲得行業(yè)科技進(jìn)步獎(jiǎng)。5） 在銅價(jià)持續(xù)走高的形勢(shì)下，有色金屬加工行業(yè)總體效益水平一般。全國(guó)著名銅加工企業(yè)按產(chǎn)量和利稅排名前四位的是寧波金田銅業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司、海亮集團(tuán)有限公司、新張銅股份有限公司、金龍精密銅管集團(tuán)股份有限公司。6） 產(chǎn)業(yè)集中度明顯。中國(guó)銅加工工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)主要分布在東南沿海一帶，主要生產(chǎn)省份有浙江、江蘇、廣東等長(zhǎng)江三角洲和珠江三角洲地區(qū)。機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。2003年我國(guó)工業(yè)發(fā)展所需的原材料與能源供應(yīng)已成為突出矛盾，原材料價(jià)格上漲、電力供應(yīng)短缺已成為制約我國(guó)銅加工業(yè)發(fā)展的重要外部條件，這一點(diǎn)在2004年以及更長(zhǎng)遠(yuǎn)的時(shí)間內(nèi)都不可能根本緩解，2006年，世界經(jīng)濟(jì)正處于新一輪恢復(fù)和增長(zhǎng)期，國(guó)際制造結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)移，總體上對(duì)我國(guó)有利。我國(guó)以具備保持經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)較快發(fā)展和社會(huì)和諧進(jìn)步的有利條件。城鄉(xiāng)居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級(jí)，將帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和城鎮(zhèn)化加發(fā)展，這些都為有色金屬工業(yè)發(fā)展提供了巨大的市場(chǎng)需求。但是不利因數(shù)仍然存在：（1） 銅價(jià)繼續(xù)在高位震蕩，為銅加工發(fā)展帶來許多變數(shù)。（2） 銅加工材出口稅率改變，在短期內(nèi)會(huì)加劇企業(yè)經(jīng)營(yíng)困難和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，從而導(dǎo)致銅材生產(chǎn)企業(yè)重新洗牌。為了適應(yīng)新形勢(shì)，銅加工企業(yè)將加強(qiáng)企業(yè)管理，不斷降低成本，不斷推進(jìn)自主技術(shù)創(chuàng)新等措施以求持續(xù)發(fā)展。銅加工技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)是生產(chǎn)技術(shù)和裝備向生產(chǎn)連續(xù)化、自動(dòng)化、高效、節(jié)能、無公害方向發(fā)展，重要項(xiàng)目有：u 板帶材生產(chǎn)連鑄和連軋，解決帶坯連鑄技術(shù)，包括保護(hù)氣體熔煉、寬帶坯立式或水平連鑄技術(shù)、大宗產(chǎn)品連軋技術(shù)(包括紫銅、黃銅、青銅)、質(zhì)量控制技術(shù)和測(cè)試技術(shù)。u 管、棒、型、線材的連續(xù)四川大學(xué)碩士學(xué)位論文化生產(chǎn)技術(shù)，大力壓縮熱加工工序，解決合金管材連鑄和盤式生產(chǎn)方法的技術(shù)關(guān)鍵。u 實(shí)現(xiàn)所有銅材料生產(chǎn)無公害化。u 銅材料生產(chǎn)周期進(jìn)一步縮短，由目前21天壓縮至7天。1.2 銅合金分類銅在元素周期表中位于第四周期，第m族銅原子的電子層排布為：ls22s22p63s23p63dl04sl，除最外層一個(gè)電子易成鍵外，3d上有l(wèi)-2個(gè)電子也能參加成鍵，故銅氧化態(tài)有+l價(jià)、+2價(jià)和+3價(jià)，但+1價(jià)和十2價(jià)較常見。純銅為紫紅色金屬，質(zhì)地堅(jiān)韌、有延展性；熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率都很高；熔點(diǎn)1083.4，沸點(diǎn)2567；密度8.92g/；在20時(shí)，銅的熱導(dǎo)率是397W/mk電阻率是1.673010-6。其電導(dǎo)率是銀的94%，有順磁性。銅的機(jī)械性能與物理狀態(tài)有關(guān)，也受溫度和晶粒大小的影響。熱軋銅抗拉強(qiáng)度為220.5N/mm2，屈服強(qiáng)度為69N/mm2，伸長(zhǎng)率是45%，冷軋銅的斷面減縮70%后抗拉強(qiáng)度增加到約393N/mm2，伸長(zhǎng)率降至4%。銅可以與其他元素組成合金，常見的銅合金主要有三類：黃銅：黃銅是銅鋅合金，因色黃而得名，黃銅的耐磨性能和機(jī)械性能都很好，可用于制造精密儀器，船舶的零件。當(dāng)黃銅的鋅含量在32%以下時(shí)，塑性良好，適于冷、熱加工，且韌性強(qiáng)，但切削加工性能較差。為了改善黃銅的某些性能，往往加入少量其他元素，如鋁、錳、錫、硅、鉛等，這種黃銅稱為特殊黃銅。白銅：白銅是指銅鎳合金，稱鎳白銅。當(dāng)把鎳熔入紅銅里，含量超過16%以上時(shí)，色澤變得潔白如銀。青銅：除黃銅和白銅外，其余銅合金為青銅，因色青而得名。習(xí)慣上也有把青銅分成錫青銅和無錫青銅兩大類。錫青銅主要用于制造耐腐耐磨的零部件，如軸套、推力軸承瓦塊等。由于錫的資源較少，近來工業(yè)上廣泛采用一些其他合金元素來代替錫，較常見的有鋁青銅、鉛青銅和被青銅等。鋁青銅比錫青銅具有更好的耐腐蝕性，常用于制造耐腐蝕、耐磨損的零件，如齒輪、蝸輪、軸套等。被青銅主要用作重要彈簧及彈性零件，以及電接觸器、電焊機(jī)電極、四川大學(xué)碩士學(xué)位論文鐘表及鐘表零件等。青銅還有一個(gè)反常的特性“熱縮冷脹”，用來鑄造塑像，冷卻后膨脹，使得細(xì)節(jié)更清楚。第2章 澆鑄工藝設(shè)計(jì)2.1前言對(duì)鑄造銅合金而言，套類、齒圈類、蝸輪類、軸瓦等鑄件，采用砂型鑄造，不僅工藝出品率很低，費(fèi)工、費(fèi)料，更主要的是質(zhì)量難以保證。因此，一般采用離心鑄造來提高ZCuSn6Zn6Pb3的質(zhì)量。但是離心鑄造受材料成分的制約，凝固方式的不同，往往出現(xiàn)意想不到的質(zhì)量問題無法解決。如果鑄造一些昂貴金屬，采用其他的鑄造方法，不僅精度低，而且材料利用率也低，這樣是非常浪費(fèi)資源的，因此必須采用離心鑄造，而且一定要選擇金屬模具。所以下面就對(duì)采用離心機(jī)鑄造方法，對(duì)鑄件質(zhì)量控制的幾個(gè)方面提出了以下幾點(diǎn)工藝措施。2.2生產(chǎn)條件的確定銅合金的成型技術(shù)隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有了很大的提高，并逐步的走向完善。包括有砂型鑄造和特種鑄造。在特種鑄造里主要有熔模鑄造、陶瓷型鑄造、石膏型鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造和擠壓鑄造等。它們各有各的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。本文重點(diǎn)敘述金屬模離心鑄造法。離心鑄造全套設(shè)備包括熔煉設(shè)備、傳動(dòng)設(shè)備還有模具。2.2.1 熔煉設(shè)備的選擇表2.1 熔煉設(shè)備一覽序號(hào)名稱功率（KW）最大容量（T）形式1電弧爐1000.5臥式2中頻爐2500.25立式3焦炭坩堝爐2.20.3立式根據(jù)模具的尺寸，選擇序號(hào)“1”電弧爐。2.2.2 離心機(jī)的選擇表2.2 離心機(jī)選擇表序號(hào)最大規(guī)格（mm）功率（KW）最大車速（轉(zhuǎn)/分）形式141150臥式三級(jí)210900臥式二級(jí)320800立式二級(jí)440700立式二級(jí)52.21300臥式三級(jí)根據(jù)零件的尺寸選擇“1”臥式三級(jí)離心機(jī)。2.3 澆注工藝方案的確定工藝方案就是生產(chǎn)綱領(lǐng)，是指導(dǎo)性文件，合理的工藝方案，不但節(jié)省資源，還能提高生產(chǎn)效率，下面就向大家詳細(xì)的介紹一下這次設(shè)計(jì)的工藝方案。2.3.1 銅合金熔煉工藝2.3.1.1爐前準(zhǔn)備 爐料 凡是要加入到爐中去的各種原材料都必須除銹、去油、徹底烘干。投爐前應(yīng)盡可能的把爐料預(yù)熱到400左右；各種輔料包括覆蓋劑，清渣劑，除氣劑都必須在投爐前烘烤，對(duì)一些氯化物，還必須高溫脫水處理后方能使用，嚴(yán)禁冷料使用。熔煉工具 凡是與金屬液直接接觸的各類工具，包括澆包、澆口槽、鐘罩、攪攔棒、耙子等都必須刷好涂料徹底烘干后待用。石墨坩堝應(yīng)預(yù)熱到200-300時(shí)再放入爐膛，防止坩堝爆炸和掉層。2.3.1.2 熔煉工藝銅合金鑄件質(zhì)量與熔煉密切相關(guān)，因?yàn)樵谌刍^程中特別容易吸氣造渣，極難排除，因此銅合金在熔煉時(shí)要采用保護(hù)手段，用干燥的木炭、碎玻璃、硼砂等材料覆蓋金屬液，覆蓋劑在加料時(shí)應(yīng)放在爐子底部，加入量以能覆蓋住金屬液面為準(zhǔn)。對(duì)于焦碳坩堝爐采用覆蓋熔煉更為重要。熔煉結(jié)束前要進(jìn)行脫氧、除氣、清渣處理。如：ZCuSn5Zn5Pb5 (ZCuSn6Zn6Pb3)、 ZCuSn10P1、 T-105，硅青銅等用0.10.2%的磷氧脫氧，用0.10.3%的氯化鈣精煉清渣。ZCuA10Fe3 用0.10.3%的氯化鈉或者假如0.5%左右的鋅清渣。ZCuZn38Pb2bMn2、 ZCuZn25A16Fe3Mn3、 T-115等合金可用0.1-0.2%的氯化鈉清渣，銅液出爐后用草木灰蓋住液面防止銅液氧化。2.3.1.3 爐前檢查檢查銅液質(zhì)量好壞、能否離心鑄造，檢查的方法是在耐火磚上鑿一個(gè)直徑5050mm的凹坑，把熔煉好的金屬液注入，待凝固后看其表面。表面凹陷為合格，若是表面平整或者凸起，證明銅液中含有氣體或者氣體含量嚴(yán)重，此時(shí)必須進(jìn)行第二次排氣和精煉處理，之后再檢查一次，要是第二次檢查還不合格，這爐銅液就不能離心鑄造。2.3.2 離心機(jī)轉(zhuǎn)速的確定離心機(jī)轉(zhuǎn)速直接影響鑄件質(zhì)量，轉(zhuǎn)速過低使鑄件內(nèi)圓產(chǎn)生金屬堆積，合金液中的氧化夾雜物不易離出，鑄件產(chǎn)生類渣；轉(zhuǎn)速過高鑄件容易產(chǎn)生偏析，尤其是鑄件壁厚較大，結(jié)晶溫度范圍較寬的合金和合金中成分比重相差較大的元素。如錫、鉛等。通常我們用 如下經(jīng)驗(yàn)方法來確定。見表3。鑄件的直徑小，需要的離心力大，速度靠上限取，反之表2.3 離心機(jī)轉(zhuǎn)速確定表形式直徑（mm）轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)/分）臥式5010080013001002009501100200400750950400600600750立式6008006007008001100500600取較小的轉(zhuǎn)速。此處鑄件的直徑是指內(nèi)孔而不是外圓。見表2.3零件的的內(nèi)孔直徑在50100之間，所選轉(zhuǎn)速8001300轉(zhuǎn)/分之間。2.3.3 金屬模溫度的確定2.3.3.1預(yù)熱溫度 金屬模在使用前用鋼刷除銹，然后刷上涂料烘烤，使金屬模上的水氣充分干燥，預(yù)熱溫度一般控制在100200之間，烘烤1.52.5小時(shí)為宜。2.3.3.2工作溫度 金屬模工作溫度通過生產(chǎn)實(shí)踐來確定，因?yàn)椴煌铺?hào)的合金有不一樣的金屬模工作溫度，結(jié)晶溫度范圍較寬，流動(dòng)性和補(bǔ)縮能力差，容易產(chǎn)生技晶偏析和分散性微觀縮松量糊狀凝固特性的合金如：ZCuSn5Zn5Pb5 、ZCuSn6Zn6Pb3、ZcuSn10Pl、 T-105和硅青銅等，金屬模的工作溫度都不能太高，并且必須均勻。金屬模的工作溫度都不能太高，并且必須均勻。過高的金屬模工作溫度給液態(tài)金屬增加了一層保溫層，使鑄件表面結(jié)殼的時(shí)間加長(zhǎng)，內(nèi)外部溫度梯度變小，趨于同時(shí)凝固，這時(shí)在高溫?zé)嶙饔孟庐a(chǎn)生吸氣現(xiàn)象，在鑄件的外圓形成深淺、大小不一致的凹坑，嚴(yán)重時(shí)呈連片麻坑狀，尤其是鑄件壁厚大表2.4金屬模工作溫度表序號(hào)合金牌號(hào)金屬模工作溫度（）澆注溫度（）鑄件壁厚（mm）1080115040401ZCuSn6Zn6Pb3ZCuAl10Fe3T-10560100801202ZCuSn10P150808010098010503ZCuAl10Fe3150250200300110012004ZCuZn25Al6FeMn2ZCuZn38Pb2Mn2T-11512018018025011001150的零件。但是對(duì)于流動(dòng)性好、收縮大、不容易形成技晶偏析，結(jié)晶溫度范圍窄呈逐層凝固特性的合金如：ZCuAl10Fe3、ZCuAl10Fe3Mn1.5、ZCuZn38Pb2Mn2、ZCuZn25Al6Fe3Mn2等，要求金屬模的工作溫度較高。如果金屬模工作溫度過低，高溫合金液在高溫旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)金屬模內(nèi)產(chǎn)生較大的溫度梯度，并且受金屬模激冷作用立刻凝固，這樣就加快了后續(xù)金屬液的凝固速度，容易使鑄件產(chǎn)生分層和冷融缺陷。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐離心機(jī)金屬模工作溫度，保持在表2.4范圍內(nèi)效果較佳。2.3.4 澆注溫度澆注溫度是保證合格鑄件的主要參數(shù)之一。澆注溫度過高鑄件外圓容易產(chǎn)生氣孔，澆口部位將產(chǎn)生縮孔，尤其錫青銅、鉛青銅等容易產(chǎn)生偏析。澆注溫度過低鑄件外圓產(chǎn)生冷隔、皺皮，鑄件內(nèi)部產(chǎn)生夾層、壁厚不均、內(nèi)圓堆積金屬等缺陷。對(duì)于ZCuSn5Zn5Pb5 (ZCuSn6Zn6Pb3)、 ZCuSn10P1、 T-105合金采用較低的澆注溫度。見表2.4，對(duì)于ZCuAl10Fe3、ZCuZn38Pb2Mn2、ZCuZn25Al6Fe3Mn2、T-115等合金采用較高的澆注溫度見表2.4。因此，本次設(shè)計(jì)采用較低的澆注溫度：108011502.3.5 澆注速度的確定離心機(jī)因采用金屬型模具，冷卻速度較快，采用快速澆注能獲得優(yōu)質(zhì)鑄件。在實(shí)際生活中，由于合金的凝固特性有所不同，澆注的速度就有所差異，ZCuSn5Zn5Pb5、 ZCuSn6Zn6Pb3、ZcuSn10Pl、T-105等合金的補(bǔ)縮能力差，金屬由液態(tài)到固態(tài)的凝固時(shí)間趨于一致。因此合金的澆注壓頭不需要太高，只要保證大流股快速度澆注既可。而ZCuAl10Fe3、ZCuZn25A16Fe3Mn2、ZCuZn38Pb-Mn2、T-115等合金補(bǔ)縮性能好，容易使鑄件在澆口部位產(chǎn)生縮孔缺陷。因此采用先快后慢、先大后小、先低后高的十二字澆注方法，即當(dāng)離心機(jī)工作時(shí)用大流股、低壓頭合金液快速充滿鐵模后立刻放慢速度，適當(dāng)減小金液流股，提高澆注壓頭不能斷流的緩慢澆注至最后。由于采用ZCuSn6Zn6Pb3為澆注液，所以采用慢速澆注。見表2.5表2.5 澆注速度表鑄件重量（Kg）ZCuSn6Zn6Pb3ZCuAl10Fe3T-105ZCuZn25Al6FeMn2ZCuZn38Pb2Mn2T-115澆注速度（S）澆注速度（S）25503558501005881010015081010151502501014151825035014181820350500182020252.3.6 澆口位置的確定離心鑄造的澆口沒有手工鑄造的要求嚴(yán)格，但澆口位置不當(dāng)也會(huì)使鑄件產(chǎn)生缺陷，突出的缺陷有，縱向壁厚不均，澆口近的地方過厚，遠(yuǎn)離澆口的地方很薄，鑄件兩頭產(chǎn)生氧化夾雜物，特別是臥式離心機(jī)。因此對(duì)直徑小而長(zhǎng)的鑄件，盡量將澆口伸進(jìn)金屬模處較為理想；直徑大而短的鑄件，澆口伸進(jìn)金屬模的深度約處即可。澆口的深度確定之后，還必須調(diào)整澆口方向，澆口方向不能朝上順著離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，也不能直頂著離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。合適的澆口方向始終與離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向形成一個(gè)15左右的夾角，最大不得超過30，能有效地保證鑄件質(zhì)量。這里選擇伸進(jìn)金屬模處。2.3.7 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間當(dāng)金屬液注入金屬模后，要有足夠的時(shí)間使液態(tài)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)金屬，整個(gè)轉(zhuǎn)變過程是在離心機(jī)旋轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行的，否則不可以停機(jī)。若是過早停機(jī)，鑄件產(chǎn)生凸瘤和不圓現(xiàn)象。最簡(jiǎn)單的辦法是觀察鑄件顏色，呈暗紅色時(shí)停機(jī)、取件。一般取十秒。2.3.8 金屬模涂料涂料的成分由很多種，鑄件材料不同，選擇的涂料也不一樣。見表2.6涂料不但能起到提高鑄件表面粗糙度防止鑄件產(chǎn)生缺陷之外，還能使鑄件與金屬模很好的分離，保護(hù)金屬模表面，尤其是新制造的模具。離心鑄造涂料的綜合性能越好，涂料涂層對(duì)離心鑄件成型和質(zhì)量就越有保障。因在金屬液注入型內(nèi)的初始至鋪展到整個(gè)鑄型階段，涂料涂層承受了金屬液的點(diǎn)沖擊和金屬液流體的浸潤(rùn)與摩壓；在注滿金屬液體階段，涂料涂層承受著金屬液的整體離心擠壓，此時(shí)的涂料涂層可以起到吸附一定離心壓力對(duì)凝固薄層過高壓力的作用；在初始凝固薄層之后的成型階段，涂層除發(fā)揮傳熱的媒介作用外，還可抵消部分鑄件因徑向收縮后產(chǎn)生間隙所引起相對(duì)的機(jī)械振動(dòng)作用。對(duì)ZG35CrMnSi材質(zhì)的套筒，在生產(chǎn)卷取機(jī)套筒的始初采用高鋁粉離心鑄造涂料(此涂料用在生產(chǎn)小托輥離心鑄件是相當(dāng)成功的)，失敗后選用GCM-3型涂料，達(dá)到很好效果。刷涂料應(yīng)在金屬模預(yù)熱之前，否則涂料不易涂掛在金屬模內(nèi)壁上。刷完涂料之后，一定要徹底烘干。連續(xù)澆注時(shí)因模具溫度很高，絕對(duì)不能直接向模具刷涂料，可采用吹風(fēng)機(jī)使模具冷卻至工作溫度時(shí)再刷涂料，烘烤后再次澆注。表2.6 金屬模涂料選擇表合金種類配比（%）備注黑鉛粉滑石粉膨潤(rùn)土松香水錫青銅9092810余適量肥皂水錫青銅9094610余黃銅929468余可不刷第3章 模具設(shè)計(jì)軸承行業(yè)普遍采用離心鑄造的工藝方法生產(chǎn)青銅保持架的管坯。正確設(shè)計(jì)離心鑄造模具對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的提高十分重要。3.1 模具結(jié)構(gòu)模具的必須要以零件的大小作為標(biāo)準(zhǔn)。零件圖如下圖3.1 零件尺寸圖因?yàn)殍T件的外徑小于200毫米，所以采用如下圖設(shè)計(jì) 1、殼體 2、后蓋 3、襯套 4、擋蓋 5、壓緊螺母圖3.2 模具組裝圖3.2 模具的設(shè)計(jì)參數(shù)3.2.1 襯套設(shè)計(jì)襯套的作用就是為了方便零件脫模，由于零件上由法蘭，如果沒有襯套的話，很難取出零件。并且在襯套表面，涂由一層隔熱物資，作用是使零件不與襯套粘結(jié)在一起，并且防止襯套受熱變形。由于零件在從液體凝固成液體過程中，會(huì)發(fā)生收縮。故在設(shè)計(jì)襯套的過程要充分考慮到零件的收縮率。見表3.1 表3.1 收縮率選擇表鑄件外徑（mm）收縮量（mm）備注1003或?qū)嶒?yàn)后確定150420052005圖3.3 襯套立體圖 圖3.4 襯套尺寸圖具體尺寸計(jì)算如下：模具殼體深度模具法蘭處直徑+收縮率零件法蘭高度+收縮率零件外徑+收縮率3.2.2 擋板設(shè)計(jì)擋板的作用就是防止襯套在高速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中由于離心力的作用脫離模具。圖3.5 擋板立體圖 圖3.6 擋板尺寸圖具體計(jì)算尺寸如下 鑄件內(nèi)徑（35）mm=47mm3.2.3 后蓋設(shè)計(jì) 圖3.7 后蓋立體圖 圖3.8 后蓋尺寸圖具體計(jì)算尺寸如下3.2.4 殼體厚度的確定 殼體的厚度是=襯套厚度3.3 離心鑄造轉(zhuǎn)速的計(jì)算離心鑄造轉(zhuǎn)速按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： (1)式中 轉(zhuǎn)速，r/min 合金密度，g/cm 鑄件內(nèi)徑半徑，cm查手冊(cè)的 計(jì)算得 第4章 缺陷分析與解決方法4.1 離心鑄型轉(zhuǎn)速技術(shù)參數(shù)選擇的認(rèn)識(shí)一般認(rèn)為離心鑄型轉(zhuǎn)速技術(shù)參數(shù)是離心鑄造成型的關(guān)鍵，在選取離心鑄型轉(zhuǎn)速時(shí)寧高勿低。這種偏頗的做法對(duì)生產(chǎn)類似于卷取機(jī)套筒產(chǎn)品是極其不利的。因此，要充分弄清楚影響離心鑄機(jī)轉(zhuǎn)速的因素及其相互的關(guān)系。離心鑄型轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式一般采用： （1）式(1)中，G為重力系數(shù)，為鑄件的內(nèi)表面半徑(m)。在生產(chǎn)的離心鑄件確定后，離心鑄型轉(zhuǎn)速選擇的重點(diǎn)應(yīng)放在重力系數(shù)上。G是液體金屬的有效重度與液體金屬重度的比值。對(duì)于厚壁、長(zhǎng)管達(dá)幾t重的鑄件，在考慮值時(shí)，選(R+r)/2的值為宜。4.2 離心鑄件常見的缺陷及成因分析離心鑄件較重力鑄造件的夾雜、氣孔缺陷要少得多，但由于離心力作用的誘發(fā)，離心鑄件的裂紋、縮松、縮孔及成分偏析缺陷顯得十分突出。4.2.1 離心鑄件的裂紋4.2.1.1 裂紋的種類及形貌離心鑄件的裂紋按裂紋的走向來分，一般分為縱裂紋和橫裂紋兩種。橫裂紋是沿徑向產(chǎn)生的裂紋。該缺陷常發(fā)生在托輪支撐區(qū)域，尤其在靠近澆注端居多。裂紋一般呈斷續(xù)或連續(xù)式的蛇形狀?？v裂紋是沿軸向產(chǎn)生的裂紋。該缺陷常產(chǎn)生于兩托輪支撐之間的區(qū)域，般呈連續(xù)或斷續(xù)的螺旋形狀。4.2.1.2 產(chǎn)生裂紋的動(dòng)力學(xué)分析在離心鑄造條件下，當(dāng)合金液注入管模后便形成了一個(gè)液態(tài)筒體，且由于合金液順序凝固的特性及筒體外層溫度梯度大的條件，使外表面凝固成一個(gè)薄的固態(tài)殼層。在離心力場(chǎng)作用下，此殼層受到的離心壓力如下式：P =2(R2-r2)/(2g) =2(R+r)B/(2g)（2）式(2)中，P為離心壓力Pa；為合金液重度；為旋轉(zhuǎn)角速度，=n/30，其中n為鑄型轉(zhuǎn)速850r/min；g為重力加速度，9.81 ；R為鑄管外徑m；r為鑄管內(nèi)徑m；B為鑄管壁厚m。從式(2)中可以看出：1） 當(dāng)初始順序凝固層強(qiáng)度不足以承受離心壓力時(shí)，外表面必然要開裂，形成縱、橫向裂紋源；2） 筒壁越厚，口徑越大，卷筒開裂的傾向越大。在這種情形下所產(chǎn)生的裂紋，是G值選取過大，裂紋擴(kuò)展是因萌發(fā)裂紋源后，在離心鑄造系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間工作環(huán)境下，鑄件不能自由凝固收縮所至。4.2.2 離心鑄件的縮松、縮孔4.2.2.1 離心鑄件的縮松、縮孔特點(diǎn)縮孔位于套筒最后凝固的表層，大多數(shù)在內(nèi)表面中，也有的顯露于內(nèi)表面并與浮在上表面的熔渣共生。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)縮孔多位于鑄管澆注端及中段內(nèi)表層；尤其是鑄管壁厚和口徑較大、材質(zhì)中含增大凝固點(diǎn)體收縮的元素時(shí)，縮孔更易產(chǎn)生，并且深度與體積也愈大。4.2.2.2縮孔、縮松的成因在離心鑄造條件下，除“金屬液/鑄型”這一傳熱系統(tǒng)外，還有在金屬液自由表面(內(nèi)表面)與空氣的對(duì)流傳熱和向周圍空間的輻射傳熱。在高速旋轉(zhuǎn)條件下，鑄型內(nèi)強(qiáng)烈的對(duì)流“旋風(fēng)”更加劇了這一傳熱過程，使金屬液自由表面的溫度低于內(nèi)部溫度，當(dāng)?shù)竭_(dá)最后凝固階段時(shí)，內(nèi)表面溫度降到液相線以下。由于金屬液的逐層凝固特性，內(nèi)表面凝固結(jié)殼后其內(nèi)層鄰域尚有合金液未完全凝固，這部分金屬液在離心力場(chǎng)下凝固收縮時(shí)又得不到必須的補(bǔ)充，于是在最后凝固部位便產(chǎn)生了縮孔、縮松缺陷。4.3 裂紋、縮孔與縮松缺陷的防止措施4.3.1 防止裂紋的措施1) 要對(duì)運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)，盡量減少形位影響因素的存在，使模管的中心線與工作平臺(tái)的水平線一致。2) 選取合理的離心鑄造涂料(如GCM-3型涂料)和采取正確的噴涂方法。涂層厚度一般控制在35 mm為宜。3) 管模在250350的溫度澆注。該措施可縮小管模及管模涂層與金屬液的溫差；可減少因涂層遇激熱開裂或翹起剝脫，造成離心鑄件外表面結(jié)疤而產(chǎn)生復(fù)合型裂紋；還可延長(zhǎng)管模的使用壽命。4) 澆注時(shí)采取“快-中-慢”的澆注工藝。快速澆注的金屬液一般約為總量的1/5；慢速澆注的金屬液約為總量的1/5；澆注時(shí)間約占總運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的1/5。對(duì)于質(zhì)量1 000 kg的離心鑄件則采用“快-慢”澆注工藝即可。5) 采取合理的轉(zhuǎn)速工藝。對(duì)于生產(chǎn)卷取機(jī)套筒件這樣的產(chǎn)品，若采用第一轉(zhuǎn)速工藝，在鑄件凝固的中、后期其整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的震動(dòng)和噪聲，這種震動(dòng)是產(chǎn)生裂紋的催化劑。4.3.2 縮孔、縮松的防止措施1） 確定合理的最高轉(zhuǎn)速，嚴(yán)格控制第二轉(zhuǎn)速的工作時(shí)間。2） 控制金屬液的澆注溫度。一般來說，離心鑄造溫度比砂型鑄造的澆注溫度要低2030。因?yàn)闇囟冗^高，除了會(huì)因增加用于補(bǔ)縮的液態(tài)金屬與延長(zhǎng)同一轉(zhuǎn)速的工作時(shí)間外，還會(huì)影響整個(gè)合理工藝的結(jié)果。3） 采用熔點(diǎn)適宜的型內(nèi)處理劑。在澆注完畢后按鑄件質(zhì)量的0.5%比例投入。型內(nèi)處理劑作用除吸氣、集渣、保溫外，其主要的作用還是減少“旋風(fēng)”帶走的熱量損失。第5章 機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 聯(lián)軸器的選擇對(duì)于已標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的聯(lián)軸器，選頂合適類型后，可按轉(zhuǎn)矩、軸直徑和轉(zhuǎn)速等確定聯(lián)軸器的型號(hào)和結(jié)構(gòu)尺寸。1).確定聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca由于機(jī)器啟動(dòng)使及運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，可能出現(xiàn)動(dòng)載荷及過載荷等現(xiàn)象，所以，應(yīng)取軸上的最大的最大轉(zhuǎn)速作為計(jì)算轉(zhuǎn)矩。如最大轉(zhuǎn)矩不能精確求得時(shí)，可按下式計(jì)算 (1)式中 T-聯(lián)軸器所需傳遞的名義轉(zhuǎn)矩，N.m Tca-聯(lián)軸器所需傳遞的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N.m KA-工作情況系數(shù)，由于是小型機(jī)械故選=1.32).確定聯(lián)軸器的型號(hào)和結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩、軸直徑和轉(zhuǎn)速等，由下面的條件，可從由關(guān)手冊(cè)中選取聯(lián)軸器的型號(hào)和結(jié)構(gòu)尺寸。 (2) (3)式中 -所選聯(lián)軸器型號(hào)的許用轉(zhuǎn)矩，N.m; -被聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速，r/min; -所選聯(lián)軸器允許的最高轉(zhuǎn)速，r/min.多數(shù)情況下，每一型號(hào)聯(lián)軸器適用的軸的直徑均由 一個(gè)范圍。標(biāo)準(zhǔn)中已給出軸直徑的最大與最小值，或者給出適用轉(zhuǎn)矩范圍。因?yàn)檩S的轉(zhuǎn)速較高，啟動(dòng)頻繁，載荷有變化，宜選用緩沖性較好，同時(shí)具有可移的彈性圓柱銷聯(lián)軸器。計(jì)算轉(zhuǎn)矩名義轉(zhuǎn)矩 (4)所以 查手冊(cè)選用彈性圓柱銷聯(lián)軸器： GB12458-90附：LZ彈性圓柱銷聯(lián)軸器的技術(shù)參數(shù)。許用扭矩：160N.m許用轉(zhuǎn)速：=7100r/min（聯(lián)軸器材料為鋼）軸孔直徑：=48mm，=75mm圖5.1 半聯(lián)軸器 圖5.2 半聯(lián)軸器5.2 離合器的選擇離合器在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中可將傳動(dòng)系統(tǒng)隨時(shí)分離或結(jié)合。對(duì)離合器的要求由：接合平穩(wěn)，分離迅速而徹底，調(diào)節(jié)和處理方便，外廓尺寸大小，質(zhì)量小，耐磨性好和有足夠的散熱能力，操作方便省力。按操作的方式，離合器可分為外力操縱式離合器和自動(dòng)離合器。外力操縱式離合器和自動(dòng)離合器。外力操縱式離合器有機(jī)械操縱式、電磁操縱式、液壓操縱式和氣動(dòng)操縱式等；自動(dòng)離合器能夠自動(dòng)進(jìn)行接合或分離，不需忍來操縱。例如，離心離合器，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)，兩軸能自動(dòng)接合或分離；安全離合器，當(dāng)轉(zhuǎn)矩超過允許值時(shí)，兩軸即自動(dòng)分離；定向離合器，只允許單項(xiàng)傳動(dòng)，反轉(zhuǎn)時(shí)即自動(dòng)分離等等。大多數(shù)離合器已標(biāo)準(zhǔn)化或規(guī)格化，設(shè)計(jì)時(shí)，只需參考有關(guān)手冊(cè)對(duì)其進(jìn)行類比設(shè)計(jì)或選擇即可。選擇離合器時(shí)，首先根據(jù)機(jī)器的工作特點(diǎn)和使用條件，結(jié)合各種離合器的性能特點(diǎn)，確定離合器的類型；類型確定后 ，可根據(jù)被聯(lián)接的 兩軸的直徑、計(jì)算轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，從有關(guān)手冊(cè)中查出適當(dāng)?shù)男吞?hào)；必要時(shí)，可對(duì)其薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行承載能力校核。本裝置采用的是螺紋連接，因此絕對(duì)不允許模具反轉(zhuǎn)，所以選擇定向離合器。已知軸的轉(zhuǎn)速：其名義轉(zhuǎn)矩可按下式計(jì)算： (6)式中 p-電動(dòng)機(jī)功率，kW； n-計(jì)算轉(zhuǎn)速，r/min； -由電動(dòng)機(jī)至離合器的軸的傳動(dòng)效率。 則=對(duì)小型機(jī)械，工作情況系數(shù)可取為，可算得計(jì)算轉(zhuǎn)矩=根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩、軸徑和轉(zhuǎn)速，可從設(shè)計(jì)手冊(cè)中選出離合器的具體型號(hào)，其特征參數(shù)為：額定轉(zhuǎn)矩：；軸徑：；牙數(shù)：牙寬度：；牙高度：；牙在中徑處高度：；半離合器長(zhǎng)度：操作環(huán)槽寬度：；操作環(huán)外徑：；離合器外徑：。 圖5.3 半離合器 圖5.4 半離合器5.3 電動(dòng)機(jī)的選擇與電路分析選擇電動(dòng)機(jī)的基本原則由兩點(diǎn)：1） 電動(dòng)機(jī)的主要性能（起動(dòng)、過載及調(diào)速等）、額定功率大小、額定轉(zhuǎn)速及結(jié)構(gòu)型式等方面要滿足生產(chǎn)機(jī)械的要求。2） 在以上前提下優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便又價(jià)格合理的電動(dòng)機(jī)。由于離心鑄造機(jī)屬于小型機(jī)械，所以選擇的功率不需要很大，因此選擇4KW的電動(dòng)機(jī)，由于離心鑄造需要很高的轉(zhuǎn)速。因此選擇異步電機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、工作效率較高、重量較輕、成本較低、負(fù)載特性較硬等特點(diǎn)，能滿足大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械的電氣傳動(dòng)需要，因此在國(guó)名經(jīng)濟(jì)的各部門特別是工業(yè)電氣部門得到廣泛應(yīng)用，作為各種機(jī)床、各種水泵液壓、鼓風(fēng)機(jī)、膠帶運(yùn)輸機(jī)械、吊車、起重運(yùn)輸機(jī)械、冶金、軋鋼、輕工業(yè)和農(nóng)副加工業(yè)等設(shè)備及其他通用設(shè)備的動(dòng)力源。它是各類電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用最廣、需要最多的一類電動(dòng)機(jī)。 通過比較選擇，最終選定 此類電動(dòng)機(jī)是封閉式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，電路控制采用“正-停-反”，該電路同時(shí)具備接觸器和按鈕的雙重互鎖，進(jìn)一步保證電路的安全、可靠。圖5.5 電動(dòng)機(jī)電路圖5.4 軸承的選擇滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)械中廣泛應(yīng)用的不見之一，它是依靠主要原件間的滾動(dòng)接觸來轉(zhuǎn)動(dòng)零件。常用的滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)工廠大量制造及供應(yīng)各種常用的規(guī)格的軸承。選擇深溝球軸承，軸承代號(hào)為：61908 （GB/T276-1994）每種軸承都有配套的軸承座，與軸承61908配合的軸承座是：SN206第6章 軸的設(shè)計(jì)6.1 軸的設(shè)計(jì)軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，由的則直接用圓鋼。由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理的方法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常見的是 45鋼。本次選擇軸的材料也是45鋼。6.1.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。6.1.1.1 擬定軸上零件的裝配方案擬定軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前提，它決定這軸的基本形式。所謂裝配方案，就是預(yù)定出軸上主要零件的裝配方向、順序和祥和關(guān)系。本此離心機(jī)設(shè)計(jì)的裝配方案是：半聯(lián)軸器、軸承、半離合器依次從軸的右端想左安裝。6.1.1.2 各軸段直徑和長(zhǎng)度的確定零件在軸上的定位和裝配方案確定后，軸的形狀便大體確定。各軸段說需的直徑在軸上的載荷大小有關(guān)。先確定軸的最小直徑 (1)輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，選擇輸出軸的直徑為28mm.軸承的代號(hào)是：61908 （GB/T276-1994）所以軸承處的直徑為：40mm半離合器處的在直徑為：28mm軸的各段長(zhǎng)度主要是根據(jù)各零件與軸配合部分的軸向尺寸和相鄰零件間隙來確定。為了保證軸向定位可靠。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故圖6.1 軸尺寸圖根據(jù)軸承的型號(hào)，其尺寸，故軸承端蓋的總寬度為20mm，。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離，故取。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度，為了保證軸端擋圈只壓在半離合器上而不壓在軸的端面上，故.6.2 軸的校核對(duì)于一般用途的軸，按當(dāng)量彎矩計(jì)算軸的強(qiáng)度或直徑已足夠精確。但由于上述計(jì)算中沒有考慮應(yīng)力集中、軸徑尺寸和表面品質(zhì)等因素對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響，因此對(duì)于重要的軸，還需要進(jìn)行軸危險(xiǎn)截面處的疲勞安全系數(shù)的精確計(jì)算，評(píng)定軸的安全裕度。本次設(shè)計(jì)軸的材料為45鋼。即建立軸的危險(xiǎn)截面的安全系數(shù)的約束條件。安全系數(shù)約束條件為 (2) (3) (4) 對(duì)一般轉(zhuǎn)軸，彎曲應(yīng)力按對(duì)稱循環(huán)變化，故當(dāng)軸不轉(zhuǎn)動(dòng)或載荷隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，考慮到載荷波動(dòng)的實(shí)際情況，彎曲應(yīng)力可作為脈動(dòng)循環(huán)變化考慮，即。但多數(shù)情況下，轉(zhuǎn)矩變化的規(guī)律往往難于確定。一般而言，對(duì)單方向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，常規(guī)之為按脈動(dòng)循環(huán)變化，即；若軸經(jīng)常正反轉(zhuǎn)，則應(yīng)按對(duì)稱循環(huán)處理，即。對(duì)于應(yīng)力循環(huán)嚴(yán)重不對(duì)稱或短時(shí)過載嚴(yán)重的軸，在尖峰載荷作用下，可能產(chǎn)生塑性變形，為了防止在疲勞破壞前發(fā)生大的塑性變形，還應(yīng)按尖峰載荷校核的靜強(qiáng)度安全系數(shù)。其強(qiáng)度條件為 (5) (6) (7)式中 -靜強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)； 、-只考慮彎矩和扭矩時(shí)的靜強(qiáng)度安全系數(shù)； -靜強(qiáng)度許用安全系數(shù)； 、-材料抗彎、抗扭屈服極限； 、-尖峰載荷所產(chǎn)生的彎曲、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。由上面的公式可得： (8) (9) (10) (11)1.51.3 (12)所以該軸的強(qiáng)度符合要求6.3 鍵的校核鍵聯(lián)接就是用鍵把軸和軸上的零件聯(lián)接起來的一種結(jié)構(gòu)形式。由于這種聯(lián)接具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、裝拆方便等優(yōu)點(diǎn)，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，分為平鍵、半圓鍵、斜鍵等設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)各類鍵的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行選擇。由于在離心機(jī)的設(shè)計(jì)過程中，所用的鍵都是靜聯(lián)接，要傳遞的轉(zhuǎn)矩也不是很大，故選擇普通平鍵。平鍵聯(lián)接可能的失效形式有：1） 在靜聯(lián)接的情況下，較弱零件的工作面可能被壓潰；2） 在動(dòng)聯(lián)接的情況下，出現(xiàn)過度磨損；3） 鍵被剪斷：實(shí)際上，平鍵聯(lián)接最易發(fā)生的失效形式通常是壓潰和磨損，一般不會(huì)發(fā)生鍵被剪斷的現(xiàn)象。因此，平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度一般只需進(jìn)行擠壓強(qiáng)度或耐磨性計(jì)算，但對(duì)重要的場(chǎng)合，也要驗(yàn)算鍵的強(qiáng)度。在該裝置中有四處鍵聯(lián)接分別是：電動(dòng)機(jī)與聯(lián)軸器聯(lián)接，鍵的截面尺寸是，鍵的長(zhǎng)度；聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，鍵的截面尺寸是，鍵的長(zhǎng)度；軸與離合器的聯(lián)接，鍵的截面尺寸是，鍵的長(zhǎng)度，離合器與模具的聯(lián)接，鍵的截面尺寸是，鍵的長(zhǎng)度。鍵的工作長(zhǎng)度，由手冊(cè)查得軸和聯(lián)軸器的材料，選取根據(jù)公式 (13) (14)故滿足擠壓強(qiáng)度要求。到此設(shè)計(jì)完畢附離心機(jī)整體圖圖6.2 離心機(jī)整體圖結(jié)論與展望銅合金的成型方法隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步也在不段的走向成熟，但銅合金在鑄造過程中還是會(huì)出現(xiàn)各種各樣的人們想象不到的問題，導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢，即浪費(fèi)了資源又浪費(fèi)大量的人力和物力。而導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢的主要因素，是在鑄造過程中出現(xiàn)的各種各樣的鑄造缺陷。本文通過對(duì)離心鑄造技術(shù)從工藝分析再到模具設(shè)計(jì)，最后到缺陷分析的整個(gè)設(shè)計(jì)過程，可以看出，離心鑄造成型與其他成型法有著很大的差別。其中最主要的區(qū)別就是，離心鑄造是一種非接觸式的成型方法，它不像壓鑄那樣需要外力擠壓。這樣的成型方法對(duì)操作人員來說是最安全的。同時(shí)這樣的成型方法可以避免零件成型后的應(yīng)力集中。當(dāng)然離心鑄造也有它缺點(diǎn)，最主要的缺點(diǎn)就是在零件成型的過程中，避免不了重力的影響，無論是立式離心鑄造機(jī)，還是臥式離心鑄造機(jī)，鑄造出的零件，都會(huì)出現(xiàn)壁厚不均的現(xiàn)象。還有就是液態(tài)銅合金中的空氣不易排出，從而也會(huì)影響零件的質(zhì)量。離心模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，也容易控制因此有很好的發(fā)展前景。衡量一項(xiàng)技術(shù)的好與壞主要看它生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量的好壞和它的效率如